尽管双螺杆挤出机挤出原理不如单螺杆挤出机成熟，也涉及许多学科，颇为复杂，但对下述工作原理基本认同。
    两根螺杆互相啮合，一根螺杆螺纹插入另一根螺杆的螺槽中，啮合处连续的螺槽被分为相互隔离的C形小室。物料在C形小室中随着螺杆的旋转轴向运动，螺杆每转一圈，C形小室就前移一个导程的距离。由于C形小室中的物料受啮合螺纹的推力，使物料抱住螺杆旋转的趋势受到阻碍，并被螺纹推向前移，强制推进物料。此外，两根螺杆的啮合处对物料还会产生剪切和混合作用，这种剪切混合作用，异向双螺杆比同向效果更好。双螺杆与单螺杆一样，也有一定的压缩比，为的是补偿物料在螺杆中所产生的密度变化以及强化螺杆的剪切和混合作用。
    根据双螺杆的旋转方向、啮合程度和螺纹参数不同，C形小室可以是互相连通的，也可以是完全封闭的。啮合型异向双螺杆的C形小室是完全封闭的，小室中的物料跟着小室一起前移，输送过程中不会产生逆流或滞流，因此具有较大的强制输送性，它近似于齿轮泵原理的正位移。由于强制等量送料，减少了逆流量，物料在机筒内停留时间短，物料均匀，温度波动小，物料塑化均匀。啮合型同向双螺杆的C形小室是互通的，其中一根螺杆推送的C形小室内的熔体在两啮合区形成的压差下，向另一根螺杆的螺槽转移，并形成新的C形小室熔体，且周而复始地转移，熔体呈“∞”字形在螺旋流道内向前移动。啮合区因速度方向相反就产生较大的相对速度，剪切混合作用强烈。螺纹根间隙一般设计很小，物料不会黏附在螺槽中，物料停留时间短，具有自洁作用。